市政污水處理廠大型水池設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

楊立國(guó)　王馳　連鵬

合理確定地下水位

污水廠大型水池的設(shè)計(jì)和地下水位的高度具有十分緊密的聯(lián)系，許多工程因?yàn)闆]有合理確定地下水位，而做出了不正確的結(jié)構(gòu)選型，從而出現(xiàn)事故，例如抗浮力不夠等。應(yīng)該關(guān)注的是，對(duì)于根據(jù)一些工程地質(zhì)勘察報(bào)告而得到的地下水位，設(shè)計(jì)人員必須完善和補(bǔ)充，對(duì)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行考察，查看是否有暴雨和臺(tái)風(fēng)的影響，是否容易發(fā)生由于不能及時(shí)排除地表水而造成地下水位升高的情況。土建設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分了解地下水位和地質(zhì)情況，與水工藝設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通和交流，共同確定出水池的基底標(biāo)高，對(duì)于工藝流程要求、土建造價(jià)、運(yùn)營(yíng)成本、投產(chǎn)年限等各種因素進(jìn)行全方位考慮，合理制定方案。例如，當(dāng)?shù)叵滤贿^(guò)高或者地質(zhì)剖面出現(xiàn)了流沙層時(shí)，應(yīng)該將水池的基底標(biāo)高適當(dāng)提高，盡量減少浮力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，并且避開流沙層。

合理設(shè)置伸縮縫和后澆帶

合理設(shè)置伸縮縫。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)于污水廠大型水池，最大伸縮縫的間距一般在20—30m。最近幾年，水池長(zhǎng)度已經(jīng)超出了20—30m的范圍，而且隨著建筑材料和施工方法的完善和改進(jìn)，提高了超長(zhǎng)水池不設(shè)縫和少設(shè)縫的幾率，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)地基、氣溫等實(shí)際情況綜合考慮。分析出現(xiàn)裂縫的工程實(shí)例可以發(fā)現(xiàn)，必須綜合考慮溫度、混凝土收縮變形等多種原因，才能有效防止水池裂縫的出現(xiàn)。筆者認(rèn)為應(yīng)該關(guān)注以下兩個(gè)方面：

通常情況下，溫差和混凝土的收縮是影響裂縫的主要原因，溫度越高就會(huì)越容易出現(xiàn)裂縫，裂縫的數(shù)量也會(huì)越多，裂縫的寬度也越寬；混凝土收縮程度越大，則裂縫的數(shù)量及寬度也越大。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)角度做好裂縫的控制。從設(shè)計(jì)的角度，增加配筋率或者減小鋼筋直徑，通過(guò)在節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中的位置或者在大體積混凝土中沿截面進(jìn)行細(xì)、密的構(gòu)造鋼筋或鋼筋網(wǎng)片的均勻配置，能夠使構(gòu)件的抗裂能力得到提高。從施工的角度，應(yīng)合理制定工程進(jìn)度計(jì)劃，過(guò)度追求進(jìn)度是不合適的。可以通過(guò)在混凝土中摻加緩凝劑和減水劑使水灰比降低。將粉煤灰的用量適當(dāng)增加，減少水泥用量。將混凝土振實(shí)成型之后，必須及時(shí)進(jìn)行覆蓋，做好養(yǎng)護(hù)工作，尤其在夏季和大風(fēng)天氣，應(yīng)該盡量延長(zhǎng)澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

做好伸縮縫間距的計(jì)算。從設(shè)計(jì)角度考慮，為了保證施工的連續(xù)性，同時(shí)使施工難度減小，應(yīng)該考慮采用無(wú)縫設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該做好相關(guān)資料的詳細(xì)收集工作，根據(jù)地基的硬度和溫差的大小，合理確定伸縮縫的間距。應(yīng)該了解施工階段的最不利溫差和混凝土收縮產(chǎn)生的當(dāng)量溫差，保證由于綜合溫差對(duì)混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力與混凝土相應(yīng)齡期的極限抗拉強(qiáng)度的比值能夠與安全要求相適應(yīng)，同時(shí)根據(jù)這個(gè)條件合理確定伸縮縫間距。

合理設(shè)置后澆帶。對(duì)于污水廠大型水池的設(shè)計(jì)，可以選擇后澆帶施工方法，以減小混凝土收縮時(shí)所出現(xiàn)的當(dāng)量溫差和不利溫差，進(jìn)而增大伸縮縫的允許間距。設(shè)置后澆帶的間距時(shí)，必須能夠使溫度收縮應(yīng)力得到有效降低，同時(shí)也要保證與施工縫的結(jié)合。在正常的施工條件下，后澆帶的間距為20—30m。后澆帶的保留時(shí)間不能短于40d，比較合適的時(shí)間是60d。

水池池壁產(chǎn)生裂縫的原因及預(yù)防對(duì)策

通常情況下，對(duì)于厚度為300—600mm的較薄的寬大池壁，容易出現(xiàn)豎向裂縫。這些裂縫長(zhǎng)短不同，寬度也不一樣，通常池壁的中間裂縫比較密而且寬，大約0.5mm，通常在施工期間或啟用后不久出現(xiàn)這種問(wèn)題。對(duì)于敞開式無(wú)頂板水池，裂縫一般在池壁上部出現(xiàn)，上寬下窄。對(duì)于有頂板或剛度較大的圈梁的水池，裂縫一般在池壁中部出現(xiàn)，呈中間寬兩端窄的棱形狀。在一些情況下，會(huì)出現(xiàn)壁外寬、壁內(nèi)窄的貫穿裂縫和外表面裂縫，導(dǎo)致池壁出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏水，造成巨大危害。產(chǎn)生裂縫的原因如下：

當(dāng)混凝土強(qiáng)度較高，同時(shí)池壁非常薄時(shí)，水泥就會(huì)降溫散熱非常快，受到干縮和溫縮的共同影響，導(dǎo)致較大的池壁收縮變形，從而出現(xiàn)收縮裂縫。

池壁由于受到底板和另兩側(cè)壁的較大約束作用力，而不能進(jìn)行完全的自由伸縮。如果在混凝土澆筑時(shí)氣溫較高，再考慮到水泥的水化熱作用，混凝土內(nèi)部溫度就會(huì)非常高。當(dāng)混凝土高溫收縮，池壁邊緣的約束不能滿足其要求而收縮變形時(shí)，內(nèi)部將會(huì)出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致貫穿性裂縫的產(chǎn)生。

在池壁的一側(cè)內(nèi)充滿水體，而另外一側(cè)受到室外氣溫（特別是夏季高溫）的影響時(shí)，會(huì)造成外側(cè)表面溫度比內(nèi)側(cè)的溫度要高，當(dāng)池壁較大且邊緣受到底板、隔墻或梁等的約束時(shí)，非常容易出現(xiàn)較大的溫差變形，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

主要的預(yù)防對(duì)策如下：

構(gòu)造措施。第一，在構(gòu)造配筋時(shí)，盡量采用小直徑、小間距的構(gòu)造筋，使其能發(fā)揮溫度筋的作用：第二，對(duì)于無(wú)頂板的敞開式水池，為了使池（井）壁頂部邊緣的混凝土極限拉伸強(qiáng)度得到增加，應(yīng)該在池（井）壁頂設(shè)置暗圈梁或加勁肋，防止因邊緣效應(yīng)而引起裂縫；第三，對(duì)于池壁上的穿墻孔，預(yù)埋管道應(yīng)增配構(gòu)造加固鋼筋或護(hù)邊角鋼，以防止因孔口邊緣應(yīng)力集中而開裂。

技術(shù)措施。第一，對(duì)于長(zhǎng)而大的池壁，可以在池壁外側(cè)砌墻或其他保溫砌塊，使其不僅能夠作為施工時(shí)的外模，而且能夠作為永久性的保溫層，使池壁的內(nèi)外溫差得到有效減小。第二，對(duì)于薄池壁，收縮是導(dǎo)致裂縫的主要因素，池壁混凝土一次澆筑的高度應(yīng)盡量提高，以減少施工冷縫，施工時(shí)應(yīng)分層澆筑混凝土，同時(shí)要預(yù)防急劇的溫度變化和濕度變化。第三，在夏季施工時(shí)，必須采取一些措施減少升溫。例如，搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)棚；在池壁外表面加設(shè)冷卻循環(huán)水管；定期噴灑冷水等。第四，在冬季施工時(shí)，因?yàn)闀円箿夭钶^大，空氣溫度非常低，不利于混凝土的養(yǎng)護(hù)，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

水池內(nèi)壁產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施

池壁內(nèi)壁模板采用木板且為豎向木紋時(shí)，如果在澆筑混凝土前，沒有通過(guò)澆水濕透木模板，則會(huì)導(dǎo)致木紋產(chǎn)生橫向較大的膨脹，將混凝土池壁撐裂，從而導(dǎo)致池壁滲漏水，所以在進(jìn)行混凝土澆筑之前，應(yīng)該澆水將木模板濕透。在木模板適當(dāng)間隔處設(shè)置八字安縫板。當(dāng)木模板具有非常大的膨脹力時(shí)，可以擠出縫板，從而將模和混凝土的應(yīng)力消除。